1、第三章 有机化合物,第一节 最简单的有机化合物甲烷,第1课时 甲烷的性质,阅读思考,阅读求知,阅读检测,一、有机化合物和烃,阅读思考,阅读求知,阅读检测,二、甲烷 1.存在与用途 甲烷是天然气、沼气、油田气和煤矿坑道气的主要成分,是一种高效、低耗、污染小的清洁能源,也是一种重要的化工原料。 2.分子结构 (1)分子组成:,阅读思考,阅读求知,阅读检测,(2)空间结构:3.物理性质,阅读思考,阅读求知,阅读检测,4.化学性质 通常状况下,甲烷性质比较稳定,与强酸、强碱、强氧化剂都不反应。但在特定的条件下,甲烷也能发生某些反应。 (1)氧化反应。 甲烷在空气中燃烧的化学方程式为CH4+2O2 CO
2、2+2H2O; 现象为安静地燃烧,火焰呈淡蓝色。,阅读思考,阅读求知,阅读检测,(2)取代反应。 实验探究:甲烷与Cl2的取代反应。,阅读思考,阅读求知,阅读检测,甲烷的四种氯代产物的性质。 a.水溶性:CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4均难溶于水。 b.状态:常温下除CH3Cl是气体,其余三种均为液体。 取代反应定义:有机物分子里的某些原子或原子团被其他原子或原子团所替代的反应。,阅读思考,阅读求知,阅读检测,取代反应与置换反应有何不同? 思考提示:取代反应是指有机化合物中的原子或原子团被其他原子或原子团所替换的反应,可能是有机化合物和单质的反应,也可能是有机化合物和其他化合物的
3、反应,而置换反应一定是化合物和单质的反应,取代反应的产物一定是化合物,而置换反应的产物一定是化合物和单质。,阅读思考,阅读求知,阅读检测,1.下列关于甲烷的说法中错误的是( ) A.甲烷分子是由极性键构成的分子 B.甲烷分子具有正四面体结构 C.甲烷分子中四个CH键是完全等价的键 D.甲烷分子中具有非极性键 解析:甲烷分子的正四面体结构中,四个键的长度、角度相等,四个氢原子的位置一样,分子中的CH键为极性键。 答案:D,阅读思考,阅读求知,阅读检测,2.判断下列说法是否正确。正确的画“”,错误的画“”。 (1)CO、CO2、H2CO3及碳酸盐属于有机物。 ( ) (2)CCl4是烃类有机物。
4、( ) (3)取代反应仅指有机物分子里的氢原子被其他原子或原子团所代替的反应。 ( ) (4)取代反应与置换反应是等同的。 ( ) (5)甲烷与氯气光照下,可以得到纯净的一氯甲烷。 ( ),阅读思考,阅读求知,阅读检测,解析:(1)CO、CO2、H2CO3及碳酸盐虽然含有碳元素,但其组成和性质大多具有无机物的特点,因此属于无机物。 (2)烃是只含C、H两元素的有机物。 (3)取代反应中不一定是氢原子被取代。 (4)取代反应的产物一般为两种化合物。置换反应的产物一定为一种单质和一种化合物。 (5)甲烷与Cl2的取代反应是多种物质的混合物。 答案:(1) (2) (3) (4) (5),探究任务一
5、,探究任务二,知识内容探究 1.从碳的原子结构分析,有机物成键有什么特点?探究提示:碳的原子结构示意图 ,其最外层有4个电子,不易失电子,也不易得电子,一般通过共价键与氢、氧、卤素、硫、氮等元素的原子相结合,也可以与碳原子形成多种形式的共价键。 2.是否所有有机物都易燃烧? 探究提示:否。如CCl4不仅不易燃烧,且为常用灭火剂。,探究任务一,探究任务二,重点考向探究 考向1 有机化合物与无机化合物的比较 【典例1】 环保部门为了使城市生活垃圾得到合理利用,近年来逐步实施了生活垃圾分类投放的方法。其中塑料袋、废纸、旧橡胶制品都属于( ) A.无机物 B.有机物 C.盐类 D.非金属单质 解析:塑
6、料袋、废纸、旧橡胶制品都属于有机物。 答案:B,探究任务一,探究任务二,规律方法点拨 1.有机化合物和无机化合物的区别,探究任务一,探究任务二,2.有机物化学性质的四个特点 (1)“易燃”:绝大多数有机物易燃烧。 (2)“分解”:有机化合物常会因为温度、细菌、空气或光照的影响分解变质,稳定性差。 (3)“反应较慢”:有机反应一般比较缓慢。,3.理解有机物性质的几点注意事项 (1)有机物的性质特点不是绝对的。如可燃性、溶解性等。 (2)有机物和无机物之间是可以相互转化的,不是孤立的。 (3)有机物的性质特点与其结构有关,即有机物的性质不仅取决于它们的组成,更重要的是取决于其结构。,探究任务一,探
7、究任务二,成功体验1学完有机化合物的性质后,小明列出了有机化合物的下列特点,其中不正确的是( ) A.大多数有机化合物难溶于水,易溶于有机溶剂 B.有机化合物参加的反应比较复杂,一般情况下反应较慢 C.绝大多数有机化合物受热不易分解,而且不易燃烧 D.绝大多数有机化合物是非电解质,不易导电,熔点低 解析:绝大多数有机化合物具有易燃烧的性质。 答案:C,探究任务一,探究任务二,1.甲烷充分燃烧的产物是什么?如何检验这些产物?该反应属于什么反应类型? 探究提示:甲烷充分燃烧的产物是CO2和水,可在火焰上方罩一干燥的小烧杯,若有水珠生成,然后将小烧杯迅速正放,向其中加入澄清石灰水,若石灰水变浑浊,则
8、甲烷充分燃烧的产物是CO2和水。该反应属于甲烷的氧化反应。,探究任务一,探究任务二,2.CH4与Cl2反应共有几种产物?根据取代反应的原理,思考能否用CH4和Cl2按11的体积比混合来制取纯净的CH3Cl? 探究提示:CH4和Cl2的反应是连锁反应,不可能只发生第一步取代反应,生成物为混合物,即CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3和CCl4四种有机物与氯化氢形成的混合物,CH3Cl的产率低。因此不能用CH4和Cl2按11的体积比混合来制取纯净的CH3Cl。 3.CH4和Cl2取代反应的产物中物质的量最多的是什么?它与Cl2在物质的量上有什么关系? 探究提示:因为在CH4和Cl2的取代反应中,每
9、一步都有HCl生成,故产物中物质的量最多的是HCl。根据化学方程式可知,每生成1 mol HCl则消耗1 mol Cl2,故反应生成的HCl与反应消耗的Cl2的物质的量相等。,探究任务一,探究任务二,重点考向探究 考向2 甲烷的性质及其应用 【典例2】如图所示,U形管的左端被水和胶塞封闭有甲烷和氯气(体积比为14)的混合气体,假定氯气在水中的溶解度可以忽略。将封闭有甲烷和氯气的混合气体的装置放置在有光亮的地方,让混合气体缓慢地反应一段时间。,探究任务一,探究任务二,(1)假设甲烷与氯气反应充分,且只产生一种有机物,请写出反应的化学方程式: 。 (2)若甲烷与氯气的体积比为11,则得到的产物为
10、。 A.CH3Cl HCl B.CCl4 HCl C.CH3Cl CH2Cl2 D.CH3Cl CH2Cl2 CHCl3 CCl4 HCl (3)反应一段时间后,U形管右端的液面变化是 。 A.升高 B.降低 C.不变 D.无法确定 (4)若水中含有Na2SiO3,则在U形管左端可观察到 。 (5)右端玻璃管的作用是 。,探究任务一,探究任务二,解析:(1)因氯气足量,若充分反应,则甲烷中的四个氢原子可完全被取代,生成四氯化碳和氯化氢,反应的化学方程式为CH4+4Cl2 CCl4+4HCl。 (2)甲烷与氯气的取代反应,是四步反应同时发生,故得到四种氯代产物和氯化氢。 (3)甲烷和氯气在光照的
11、条件下发生取代反应,U形管左端生成的氯化氢气体易溶于水且生成的有机物中只有CH3Cl为气体,所以压强减小,U形管右端液面下降,左端液面升高。,探究任务一,探究任务二,(4)因左端生成的氯化氢溶于水后发生反应2HCl+Na2SiO3 H2SiO3(胶体)+2NaCl,所以可观察到有白色胶状沉淀生成。 (5)为了平衡气压,在U形管右端插有一个玻璃管。 答案:(1)CH4+4Cl2 CCl4+4HCl (2)D (3)B (4)有白色胶状沉淀生成 (5)平衡气压,探究任务一,探究任务二,规律方法点拨 1.甲烷与卤素单质的取代反应,探究任务一,探究任务二,2.甲烷与卤素单质发生取代反应时易错的四个方面
12、 (1)反应物:卤素单质(纯卤素)和甲烷,不能是卤素单质的水溶液。 (2)生成物:卤化氢和卤代甲烷(四种)的混合物,其中卤化氢的物质的量最多。 (3)反应条件:光照(室温下在暗处不发生反应)。,探究任务一,探究任务二,3.取代反应和置换反应的比较,探究任务一,探究任务二,成功体验2下列关于甲烷性质的叙述,不正确的是( ) A.甲烷是一种无色无味的气体 B.甲烷的密度比空气的密度小 C.甲烷极难溶解于水 D.甲烷性质稳定,不与其他物质反应 解析:通常情况下,甲烷性质稳定,但可以燃烧,可以在光照条件下与Cl2发生取代反应。 答案:D,1,2,3,4,5,6,1.下列说法中不正确的是( ) A.有机
13、物一定含有碳元素 B.烃属于有机物,只含碳、氢两种元素,不少有机物还含有氧、氮、硫等元素 C.有机物都不溶于水,如CCl4、CS2等 D.在周期表中形成化合物种类最多的是第A族元素 解析:大多数有机物都不溶于水,但有一部分有机物溶于水,如乙酸、乙醇等,所以C项错误。第A族的元素中,硅是地壳和岩石的主要成分,所以人们称硅是无机界的主角;碳是有机物必含的元素,所以人们称碳是有机界的主角,故D项正确。 答案:C,1,2,3,4,5,6,2.下列物质中属于有机物的是( ) 乙醇 食盐 石墨 甲烷 蔗糖 水 一氧化碳 碳酸钙 乙酸 A. B. C. D. 解析:NaCl、石墨、H2O、CO、CaCO3的
14、性质与有机物不同。 答案:B,1,2,3,4,5,6,3.下列各图均能表示甲烷的分子结构,哪一种更能反映其真实存在状况( )A. B. C. D. 解析:这几种形式都可表示甲烷这种物质,其中分子结构示意图、球棍模型及比例模型均能反映甲烷分子的立体构型,但其中比例模型更能形象地表达出H、C的相对位置及所占比例。电子式只反映原子的最外层电子的成键情况。 答案:D,1,2,3,4,5,6,4.下列关于甲烷与Cl2的取代反应所得产物的说法正确的是( ) A.都是有机物 B.都不溶于水 C.有一种气态物质,其余均是液体 D.除一种外均是四面体结构 解析:甲烷与Cl2反应的产物中有HCl,不是有机物,易溶
15、于水;产物中HCl、CH3Cl是气态物质;除HCl外,其余产物均为四面体结构。 答案:D,1,2,3,4,5,6,5.下列物质中:氯水;浓硫酸;溴蒸气;烧碱;氧气;酸性KMnO4溶液,其中在一定条件下可以与甲烷发生化学反应的是( ) A. B. C. D. 解析:由甲烷的化学性质知,一般条件下甲烷不与强酸、强碱、强氧化剂发生反应,但在光照条件下甲烷可与纯净的卤素单质发生取代反应,此外,甲烷可以在氧气中燃烧,故选C项。 答案:C,1,2,3,4,5,6,6.将装有甲烷和氯气混合气体的三个集气瓶,用玻璃片把瓶口盖好后,分别作如下处理,各有怎样的现象发生? (1)置于黑暗处 。 (2)将点燃的镁条靠
16、近集气瓶外壁 。 (3)放在光亮的教室里 。 (4)甲烷和氯气发生的一系列反应都是 反应(填反应类型),生成的有机物中常用作有机溶剂的是 ,可用作灭火剂的是 。,1,2,3,4,5,6,解析:由于CH4与Cl2的取代反应是在光照条件下进行的,因而在黑暗处不会发生反应;将点燃的镁条靠近集气瓶,则因光太强烈,反应较快,能发生爆炸;放于光亮的教室里,反应较平缓地发生,现象为黄绿色渐渐变浅,最后消失,瓶壁上出现油状液滴。该类有机反应是典型的取代反应,其产物中有机物共四种,常作有机溶剂的是CHCl3、CCl4,作灭火剂的是CCl4。 答案:(1)无明显现象 (2)发生爆炸 (3)黄绿色逐渐变浅,最后消失,瓶壁上出现油状液滴 (4)取代 CHCl3、CCl4 CCl4,
